JP2987758B2 - インプラント及びその製造方法 - Google Patents

インプラント及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工歯根,人工
骨,骨プレ−ト等のインプラント及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】インプラントとして、芯材の表面に水酸
アパタイトCa10(PO4 ) 6 (OH) 2 をコ−ティン
グしたものが知られている。このものは、ある程度人骨
に類似する化学成分のものであって人体に害のないもの
と考えられており、インプラントとして用いられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この水酸アパ
タイトを被覆したインプラントを用いてみると、該水酸
アパタイトは生体親和性及び感染という点において問題
があった。即ち、人間の骨は純粋な水酸アパタイトでは
なく、その化学式Ca10(PO4) 6 (OH) 2 におい
て、カルシウムサイトの一部はナトリウム,マグネシウ
ム,水素などが置換しており、又リン酸や水酸基サイト
の一部は炭酸や塩素等が置換し、さらに結晶水として構
造内に多量の水を含んでいるものであるので、水酸アパ
タイトを用いた場合、これが周囲の骨と結合(バイオイ
ンテグレ−ション)するのに長い期間(約4〜5週間)
を要している。
【0004】又歯科用インプラント(1回法)において
は、顎骨内からインプラント頭部が口腔内に露出してお
り、切開した歯肉の傷が完全に治癒しない間は唾液等の
進入により感染を引き起こすことがあり、特に水酸アパ
タイトにおいては、菌感染の床となるために細菌が骨面
まで達して骨吸収をもたらし、これによってインプラン
トが脱落してしまうということがあった。従って水酸ア
パタイト被覆層を持つインプラントは1回法には向いて
いなかった。
【0005】本発明者は、人骨を分析し、これによって
骨の組成がほぼCa10-x(H,Na,Mg,K)x (P
4 ) 6-y (CO3 y (OH) 2-z (Cl,CO3
F)z ・nH2 Oであり、CaとPがほぼ1≦Ca/P
≦1.78の関係にあることを見い出した。これに基い
て、実験,研究をした結果、従来の問題点を解決するに
至り、これによって生体親和性が高く、生体内において
安定であり、かつ丈夫で感染に強く、しかも安全で経済
的に作ることができるインプラント及びその製造方法を
得ることができた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、インプラント
芯部材を水酸アパタイト等のリン酸カルシウム塩で被覆
し、その被覆層を加水分解処理によって天然の骨に極く
近い組成を持つインプラントを得るものであり、又その
加水分解時に溶液中に抗生剤や抗ガン剤を含ませ薬物徐
放機能を持たせている。
【0007】
【発明の実施の形態】芯部材(1)をサンドブラスト処
理,酸処理等してその表面を粗面にする。該芯部材はオ
−ステナイト系フェライト系の各種ステンレス,チタ
ン,チタン系合金,白金,白金系合金,コバルトクロム
系合金等の金属,あるいは多結晶、単結晶のアルミナ,
ジルコニア等のセラミックスその他丈夫な材料で形成さ
れる。
【0008】該芯部材(1)にリン酸カルシウム塩を被
覆する。その場合のリン酸カルシウム塩としては、モネ
タイト:CaHPO4 ,ブルッシャイト:CaHPO4
・2H2 O,α−リン酸三カルシウム:α−Ca3 (P
4 ) 2 ,非晶質リン酸カルシウム:Ca10-xx (P
4 ) 6-y (CO3 y (OH) 2-z z ・nH2 OM
=Na,K,Mg,Sr,H、x=0〜1,y=0〜
3,X=F,Cl,CO3 ,z=0〜2等が用いられ
る。
【0009】被覆を形成する方法としては、例えばこれ
らの原料粉末に水,ポリビニルアルコ−ル,グリコ−ル
酸等を加えた懸濁液を作製し、これに芯部材(1)をド
ブ付けし、乾燥させる。そしてこの操作を何度か繰り返
した後にCIP法、あるいはHIP法等により成形,燃
結させた後、脱脂処理を行い、加水分解前の前駆体被覆
層を作製する。あるいはこれらの粉末や他のリン酸カル
シウム塩の混合物をスプレ−ドライ法等により造粒し、
プラズマ溶射法、フレ−ム溶射法、ガス溶射法等により
同様な前駆体被覆層を作製する。
【0010】前駆体被覆層を加水分解する方法として
は、例えば抗生剤である硫酸ジベカシン,ゲンタマイシ
ンの飽和に近い水溶液中25〜60℃に20時間程度保
持させ、前駆体被覆層の表面を6角柱状あるいは針状の
カルシウム欠損水酸アパタイトに相転移させる。なお、
加水分解によって生じるカルシウム欠損水酸アパタイト
は、結晶水として1〜5%程度の水を含むが、この処理
においては硫酸ジベカシン,ゲンタマイシンがかなりの
濃度で結晶水の位置に含まれることになり、6角柱状,
針状結晶の隙間や表面に吸着していることになる。
【0011】上記抗生剤として、アミノグリコシド系,
ペニシリン系,セファスロポリン系等いずれも用いるこ
とができるが、その中でも硫酸ジベカシン,ゲンタマイ
シン,アミカシン,塩酸テトラサイクリン,塩酸ドキシ
サイクリン,マイトマイシンC,ジョサマイシン,エリ
スロマイシン,スルペニシリンナトリウム等が特に望ま
しい。
【0012】前駆体被覆層を加水分解する水溶液は、上
述の水溶液の他、水酸アパタイト結晶構造におけるCa
サイトをNa,K,Mg,Sr,Hの1種類もしくは2
種類の陽イオンで置換し、又PO4 サイトをCO3 の陰
イオンで置換し、更にOHサイトをCl,F,O,CO
3 の1種類もしくは2種類の陰イオンで置換し得る水溶
液であれば適用できる。
【0013】上記被覆層はこれらの異種イオンを有する
水溶液(懸濁液)中で加水分解処理される。これにより
天然の骨に近い組成を持つカルシウム欠損水酸アパタイ
ト被覆層が得られる。この際これらの異種イオン水溶液
中に前述の薬剤を適量溶解させ、これにより加水分解を
行うと、比較的短時間の加水分解処理で、薬剤の吸着し
た天然骨に近いカルシウム欠損水酸アパタイト被覆層
(2)が得られる。
【0014】加水分解によって得られる被覆層(2)の
結晶の大きさは、その処理時間と処理温度等によって制
御することができ、又加水分解処理の水溶液に抗生剤を
含む場合には、その処理液の温度,処理時間によって抗
生剤の吸着量を制御することができる。なお、骨細胞が
異物と認識しない程度の結晶の大きさは、約0.5〜5μ
mであった。
【0015】次に本発明の具体的な実施例1〜4を示す
が、本発明はこれらの例に限定されるものではない。こ
の場合、実施例1,2は加水分解処理に用いる水溶液に
抗生剤を含有させているものであり、又実施例3,4は
その水溶液に抗生剤を含有させていないものである。
【0016】
【実施例1】 モネタイト:CaHPO4 の粉末をメノウ乳鉢やボ−ル
ミル等で十分微細に粉砕し、18wt%の懸濁液を作製
する。その中に1wt%ののポリビニルアルコ−ルと0.
3wt%のポリグリコ−ル酸を加え、均一に分散するよ
う攪拌した後、歯科用インプラントの芯部材(1)であ
る表面にサンドブラスト処理を施したチタンを、ドブ付
けし乾燥する。この操作を何度か繰り返し、被覆層の厚
さを100μm程度に調整した後、400℃のHIP処
理を行い、モネタイトが被覆されたインプラントの前駆
体を得る。435℃にて脱脂処理を行った後、硫酸バニ
マイシン飽和水溶液を2倍に希釈した水溶液と1/2濃
度のハンクス擬似体液を1:1の割合で混合した加水分
解水溶液を作製し、この中にインプラント前駆体を45
℃中40時間浸漬させ加水分解処理を行う。これによっ
て図1に示すように、厚さ70μm程度の、硫酸ジベカ
シンを被覆層(2)内に含んだカルシウム欠損水酸アパ
タイトが被覆されたインプラント(3)が得られた。ま
た被覆層(2)のおよその組成式は Ca10-x(H,Na,Mg)x (PO4 ) 6-y (C
3 y (OH) 2-z (Cl,CO3 z ・0.4H2 O x=1.1, y=0.1, z=0.4 Ca/P=1.51 と表され、表面に露出した約3μmのアパタイト針状結
晶には硫酸ジベカシンが吸着されていた。なお、上記イ
ンプラントの下部には適宜孔(4)が形成される。
【0017】
【実施例2】骨折部修復材として使用するステンレス製
の骨プレ−ト芯部材(1)の表面を、酸処理により粗面
とし、非晶質リン酸カルシウム粉末をフレ−ム溶射法に
より骨プレ−ト上に被覆を形成する。形成された前駆体
被覆層は水酸アパタイト,α−リン酸三カルシウム,ピ
ロリン酸カルシウムの共晶となっているが、これをpH
4.2に調整したリン酸カルシウム水溶液に一度浸漬させ
エッチングを行い、表面にブルッシャイト結晶を若干析
出させた後、ハンクス擬似体液中、85℃にて24時間
の加水分解処理を行うと、図2に示すように、およその
組成式が Ca10-x(H,Na,Mg)x (PO4 ) 6-y (C
3 y (OH) 2-z (Cl,CO3 z ・0.4H2 O x=1.0, y=0.08, z=0.4 Ca/P=1.50 と表される、天然骨に近い組成を持つカルシウム欠損水
酸アパタイト被覆層(2)が得られる。またこの際、1
2時間の加水分解処理を行った後、ゲンタマイシン飽和
水溶液中に25℃で24時間浸漬処理することで、この
組成の被覆層にゲンタマイシンを含有させた薬物徐放機
能を持つインプラント(3)が得られた。なお、該骨プ
レ−トには、ネジ取付用の孔(5)が設けられている。
【0018】
【0019】
【実施例3】スプレ−ドライ処理を施した水酸アパタイ
トを粒径10μm以下の粉末を除去し、平均粒径30μ
mとなるよう分級する。この粉末を溶射原料粉とし、歯
科用インプラントの芯部材(1)である、表面にサンド
ブラスト処理を施したチタンに対し、被覆層の厚さが3
0μmとなるようプラズマ溶射を行う。これによって作
製された被覆層はCa/Pが約1.74の酸化カルシウム
とリン酸4カルシウム,オキシアパタイトの共相とな
る。このインプラント前駆体を炭酸カルシウムとα−リ
ン酸三カルシウムの粉末を2:1で混合し、水を加えて
調整した懸濁液中で、75℃にて40時間の加水分解処
理を行う。これにより、およその組成式が Ca10-XX(PO4)6-y(CO3y(OH)2-Z(CO3Z・0.3H2O x=0.1, y=0.31, z=0.02 Ca/P=1.74 で表される水酸アパタイト被覆層(2)を持つインプラ
ントが得られた。また被覆層の表面には0.5〜2μmの
水酸アパタイト結晶を露出させることができた。
【0020】上記加水分解の水溶液には、適宜の抗ガン
剤を含めることができる。
【0021】
【発明の効果】本発明は、上記のようにインプラントの
被覆層が天然骨に極く近い組成を有するものであるか
ら、生体に対して高い親和性があり、骨との結合が短期
間で行われるので治療期間を短縮することができ、患者
の苦痛を和らげることができる。しかも長期間安定であ
って、丈夫でもある。更に上記水溶液に抗生剤や抗ガン
剤を含ませると、感染,治療に効果が得られる。また製
造方法も比較的簡単であるから安価なそして安全なイン
プラントが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例1の断面図である。
【図2】本発明実施例2の断面図である。
【符号の説明】 1 芯部材 2 被覆層 3 インプラント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−63062(JP,A) 特開 昭62−231669(JP,A) 特開 昭62−221359(JP,A) 特開 昭62−227094(JP,A) 特表 昭62−501132(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61L 27/00 A61C 8/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯部材の表面の化学組成がCa10-X(M
    1)X(PO4)6-y(CO3y(OH)2-Z(M2)Z・nH2
    (ここでM1はNa,K,Mg,Sr,Hの1種類もし
    くは2種類以上、M2はCl,F,O,CO3の1種類も
    しくは2種類以上)であり、そのCaとPが1.0≦Ca
    /P≦1.78の関係にある被覆層を有するインプラン
    ト。
  2. 【請求項2】 上記被覆層に抗生剤または抗ガン剤を含
    んでいる請求項1記載のインプラント。
  3. 【請求項3】 芯部材をリン酸カルシウム塩で被覆し、
    その被覆層の化学組成がCa10-X(M1)X(PO4)
    6-y(CO3y(OH)2-Z(M2)Z・nH2O(ここでM1
    はNa,K,Mg,Sr,Hの1種類もしくは2種類以
    上、M2はCl,F,O,CO3の1種類もしくは2種類
    以上であり、そのCaとPが1.0≦Ca/P≦1.78の
    関係)となるように被覆層を上記化学組成中の(M 1 )
    ,(CO 3 ),(M 2 ) を含む溶液中に浸漬して加水分
    解処理をしたことを特徴とするインプラントの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 抗生剤または抗ガン剤を含んだ水溶液に
    浸漬して薬剤含浸処理を施した請求項3記載のインプラ
    ントの製造方法。
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